DE10242813A1

DE10242813A1 - Fluid flow measuring device

Info

Publication number: DE10242813A1
Application number: DE10242813A
Authority: DE
Inventors: Scott Lee Straight; Eric Christopher Myers; James Driscoll; Edward Paul Mcleskey; Lawrence A Zurek
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2002-09-14
Publication date: 2003-04-30
Also published as: GB0219784D0; US20040093956A1; US6776036B2; GB2380800B; US6622555B2; GB2380800A; JP2003121224A; US20030070482A1

Abstract

Die Vorrichtung zum Erfassen eines Massenstroms eines Fluids weist ein Gehäuse (12) auf, das innerhalb einer das Fluid führenden Leitung (304) positioniert werden kann. Sie hat weiterhin einen Fluidprobenahmebereich (36) und einen Schaltungshohlraum, wobei der Fluidprobenahmebereich (36) eine Fluidpassage aufweist. Eine Düse (39), die für das Fluid mit der Fluidpassage verbunden ist, hat eine Vielzahl von in Längsrichtung konvergierenden elliptischen Seitenflächen (200) und endet an einem Düsenausgang (41). Ein elektrisches Element (44) ist am Düsenausgang (41) in der Fluidpassage (42) angeordnet. Eine Schaltung (32), die mit dem ersten elektrischen Element (44) verbunden ist, ist in dem Schaltungshohlraum untergebracht, um eine Änderung in den elektrischen Eigenschaften des elektrischen Elements (44) zu erfassen, dabei wird die erfasste Änderung in den elektrischen Eigenschaften herangezogen, um den Massenstrom des Fluids zu bestimmen.The device for detecting a mass flow of a fluid has a housing (12) which can be positioned within a line (304) carrying the fluid. It also has a fluid sampling area (36) and a circuit cavity, the fluid sampling area (36) having a fluid passage. A nozzle (39), which is connected to the fluid passage for the fluid, has a plurality of longitudinally converging elliptical side surfaces (200) and ends at a nozzle outlet (41). An electrical element (44) is arranged at the nozzle outlet (41) in the fluid passage (42). A circuit (32) connected to the first electrical element (44) is housed in the circuit cavity to detect a change in the electrical properties of the electrical element (44) using the detected change in the electrical properties to determine the mass flow of the fluid.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum Messen eines Flusses eines Fluids in einer Leitung. The present invention relates to devices and methods for measuring a flow of a fluid in a line.

Verbrennungskraftmaschinen haben heute eine Vielzahl von elektronischen Steuerungen, um optimale Arbeitsbedingungen für den Motor zu erreichen. Typischerweise weist das elektronische Steuersystem eine erste Steuereinheit auf, die Steueralgorithmen und eine Vielzahl von Sensoren verarbeitet, die der primären Steuereinheit Steuersignale zuleiten. Ein besonders kritischer und wichtiger Sensor, um eine optimale Motorsteuerung zu erreichen, ist ein Sensor für den Fluidmassenfluss, um den Lufteinlass in der Brennkraftmaschine messen zu können. Internal combustion engines today have a variety of electronic ones Controls to achieve optimal working conditions for the engine. Typically, the electronic control system has a first one Control unit that processes control algorithms and a variety of sensors, which supply control signals to the primary control unit. A special one critical and important sensor to achieve optimal engine control, is a sensor for the fluid mass flow to the air intake in the To be able to measure internal combustion engine.

Es ist besonders wichtig, dass die Messung des Fluidmassenflusses genau ist, damit ein optimales Arbeiten des Motors erreicht wird. Ein bedeutendes Problem, das bei der Messung des Fluidmassenflusses auftritt, ist rückwärts gerichteter Fluss oder Rückfluss in eine Richtung entgegen dem Einlass der Fluids. Typischerweise erfassen die Sensoren für Fluidmassenströmung den Fluss der Luft in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen in Bezug auf den Lufteinlass, dadurch bewirkt der rückwärtige Fluss eine ungenaue Erfassung des Wertes des Fluidmassenflusses. It is particularly important that the measurement of the fluid mass flow is accurate is so that the engine works optimally. An important one The problem that occurs when measuring the fluid mass flow is backwards directional flow or backflow in a direction opposite the inlet of the Fluid. The sensors for fluid mass flow typically detect the Flow of air in forward and backward directions with respect to the Air intake, which causes the backward flow to be inaccurate Acquisition of the value of the fluid mass flow.

Vorrichtungen nach dem Stand der Technik für Massenfluss/Luftströmung haben versucht, dieses Problem anzugehen, indem ein Massenflusssensor so ausgebildet und vorgeschlagen wird, wie er im US-Patent 5,556,340 beschrieben ist, das für Clowater et al. erteilt wurde. In Clowater wird ein Luftmassenflusssensor beschrieben der ein U-förmige Luftpassage und eine in Längsrichtung elliptisch konvergierende Einlasskonfiguration hat, dieses Patent wird hiermit als Referenz einbezogen. Diese Konfiguration erhöht den Wirkungsgrad der Messung und reduziert die Wirkung eines Rückflusses auf die Messung des Luftstroms in eine Brennkraftmaschine. Weiterhin liefert eine derartige Konfiguration vorteilhafterweise ein geringes Rausch-Signal- Verhältnis, ebenso wie eine hohe Geschwindigkeit über dem Sensorelement für den Massenstrom des Fluids. Prior art devices for mass flow / air flow have tried to address this problem by using a mass flow sensor like this is trained and proposed as described in U.S. Patent 5,556,340 that for Clowater et al. was granted. In Clowater is a Air mass flow sensor described the one U-shaped air passage and one longitudinally elliptically converging inlet configuration, this Patent is hereby incorporated by reference. This configuration increases the Efficiency of the measurement and reduces the effect of a reflux the measurement of the air flow into an internal combustion engine. Still delivers such a configuration advantageously a low noise signal Ratio, as well as high speed over the sensor element for the mass flow of the fluid.

Wenn auch Fluidmassenflusssensoren nach dem Stand der Technik, wie derjenige von Clowater, die Genauigkeit einer Messung des Fluidmassenflusses deutlich erhöht haben, ist es doch notwendig, sich anderen Problemen zu zuwenden. Although fluid mass flow sensors according to the prior art, such as that of Clowater, the accuracy of a measurement of the Fluid mass flow have increased significantly, it is necessary to face other problems to turn.

So ist es beispielsweise vorteilhaft, einen Fluidmassen- bzw. Luftstromsensor mit einer verbesserten Antwortzeit, einen verbesserten aerodynamischen Design, mit einem geringeren Druckabfall für das System, einem verbesserten Druckabfall der inneren Flusspassage, einem verbesserten Signal-Rausch- Verhältnis, einem verbesserten Verhalten gegenüber elektromagnetischen Störungen und mit weniger Bauteilen, um eine verringerte Komplexität bei der Herstellung zu erreichen, zur Verfügung zu haben. For example, it is advantageous to have a fluid mass or air flow sensor with an improved response time, an improved aerodynamic Design, with a lower pressure drop for the system, an improved Pressure drop in the inner flow passage, an improved signal-to-noise Ratio, improved behavior towards electromagnetic Faults and with fewer components to reduce complexity of production, to have available.

Demgemäss ist es Aufgabe der Erfindung, den Flusssensor nach dem Stand der Technik dahin zu verbessern, dass er eine verbesserte Ansprechzeit hat, eine günstigere aerodynamische Auslegung aufweist, verbesserte Rausch- Signal-Verhältnisse zeigt und einfacher herzustellen ist. Accordingly, it is an object of the invention, the flow sensor according to the prior art to improve the technology so that it has an improved response time, has a more favorable aerodynamic design, improved noise Signal conditions shows and is easier to manufacture.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. This task is solved by a sensor with the characteristics of Claim 1.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Fluidmassenflusssensor angegeben, der ein Erfassen der Luftmenge, die in eine Brennkraftmaschine eingeleitet wird, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ermöglicht. Der Fluidmassenflusssensor nach der vorliegenden Erfindung hat ein externes Lufteinlasstemperaturelement, das die Genauigkeit der Erfassung der Luftmenge verbessert, ein externes Kaltdrahtelement ist zudem vorgesehen, es verbessert die Ansprechzeit. Der Fluidmassenflusssensor nach der vorliegenden Erfindung hat ein verbessertes aerodynamisches Design, dies bewirkt einen geringeren Druckabfall im System. Weiterhin ist der Sensor kleiner und leichter und hat weniger Bauteile, dadurch wird die Herstellung verbessert. Beispielsweise ist eine gegossene oder sonstwie geformte einstückige isolierte Strömungsdüse mit einem darin befindlichen Heißelement in einer Flusspassage des Probenahmebereichs des Gehäuses angeordnet. Dadurch wird ein verbesserter, geringerer Druckabfall der inneren Flusspassage erreicht. Zusätzlich erhält man ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis und einen größeren dynamischen Bereich, dies sind vorteilhafte Konsequenzen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung verbessert weiterhin das Verhalten gegenüber elektromagnetischer Interferenz. In one embodiment of the present invention, a Fluid mass flow sensor specified, which is a measure of the amount of air flowing into a Internal combustion engine is initiated in accordance with the enables the present invention. The fluid mass flow sensor after the The present invention has an external air inlet temperature element that Accuracy of air flow detection improved, an external Cold wire element is also provided, it improves the response time. The Fluid mass flow sensor according to the present invention has an improved one aerodynamic design, this causes a lower pressure drop in the System. Furthermore, the sensor is smaller and lighter and has fewer components, this improves manufacturing. For example, one is cast or otherwise molded one piece insulated flow nozzle with one therein located hot element in a flow passage of the sampling area arranged of the housing. This will make an improved, less Pressure drop in the inner flow passage reached. You also get one improved signal-to-noise ratio and a larger dynamic range, these are advantageous consequences of the present invention. The The present invention further improves behavior towards electromagnetic interference.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Fluidmassenflusssensor angegeben, der eine kreisförmige Öffnung oder einen kreisförmigen Einlass der Düsen aufweist. In one embodiment of the present invention, a Fluid mass flow sensor indicated that a circular opening or a circular inlet of the nozzles.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Steuerelektronik in einem sich in Längsrichtung erstreckenden Bereich des Gehäuses des Fluidmassenflusssensor oberhalb des Probenahmebereichs angeordnet. Damit stellt die vorliegende Erfindung in einem Bauteil einen integrierten Hohlraum für die Schaltung und einen Probeentnahmebereich zur Verfügung. In another embodiment of the present invention, the Control electronics in a longitudinally extending area of the Housing of the fluid mass flow sensor above the sampling area arranged. The present invention thus provides a component integrated cavity for the circuit and a sampling area to disposal.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine U-förmige Flusspassage vorgesehen, um eine Probe für angesaugte Luft zu nehmen. In another aspect of the present invention is a U-shaped one Flow passage provided to take a sample for sucked air.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Auslass der U-förmigen Flusspassage vorgesehen, um dem Fluid einen Ausgang und einem Ausfluss aus dem Boden der Flusspassage und ebenso zu den Seiten des Gehäuses zu ermöglichen. In a further embodiment of the present invention is a Outlet of the U-shaped flow passage provided to the fluid one Exit and a discharge from the bottom of the river passage and also to the sides of the case.

In noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Messelement in der Flusspassage am Düsenausgang oder Auslass der Düse angeordnet, dies in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In yet another embodiment of the present invention a measuring element in the flow passage at the nozzle outlet or outlet of the Nozzle arranged in accordance with the present invention.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Messelement zentriert am Ausgang der konvergierenden Düsen angeordnet. According to a further aspect of the present invention, the measuring element centered at the exit of the converging nozzles.

In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Steuerelektronik in Nähe der Flusspassage innerhalb des Schaltungshohlraums angeordnet. In yet another embodiment of the present invention the control electronics near the river passage within the Circuit cavity arranged.

Weitere Vorteile, Merkmale und Aufgaben werden verständlich aus der Betrachtung der vorliegenden Beschreibung und aus den zugehörigen Ansprüchen, dies im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung. In der Zeichnung zeigen: Further advantages, features and tasks are understandable from the Consideration of the present description and the associated Claims, this in connection with the accompanying drawing. In the Show drawing:

Fig. 1 ein Montagebild eines Fluidmassenflusssensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 is an assembly diagram of a fluid mass flow sensor in accordance with the present invention,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Fluidmassenflussgehäuses in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 is a perspective view of a fluid mass flow housing in accordance with the present invention,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Deckels eines Gehäuses eines Massenfluidsensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 is a perspective view of a lid of a housing of a bulk fluid sensor in accordance with the present invention,

Fig. 4a eine perspektivische Darstellung der Innenseite eines Deckels eines Gehäuses eines Massenfluidsensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, FIG. 4a is a perspective view of the inside of a lid of a housing of a bulk fluid sensor in accordance with the present invention,

Fig. 4b eine perspektivische Darstellung des Äußeren eines Gehäuses mit einem darauf angeordnetem Gehäusedeckel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, FIG. 4b is a perspective view of the exterior of a housing with a housing cover disposed thereon in accordance with the present invention,

Fig. 4c eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses mit einem darauf angebrachtem Gehäusedeckel im Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Fig. 4c is a perspective view of a housing with a housing cover attached thereon in accordance with the present invention,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Innenseite eines Deckels für die Elektronik eines Fluidmassensensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Fig. 5 is a perspective view of the inside of a lid for the electronics of a fluid mass flow sensor in accordance with the present invention,

Fig. 6 eine Darstellung des Äußeren eines Elektronikdeckels für einen Fluidmassenflusssensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Fig. 6 is a view of the exterior of an electronic lid for a fluid mass flow sensor in accordance with the present invention,

Fig. 7a eine perspektivische Darstellung eines vollständig zusammengesetzten Fluidmassenflusssensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Fig. 7a is a perspective view of a fully assembled fluid mass flow sensor in accordance with the present invention,

Fig. 7b eine schnittbildliche Darstellung mit Schnittbild durch den Massenflusssensor gemäß Fig. 7a in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und FIG. 7B is a sectional pictorial view with sectional view through the mass flow sensor according to Fig. 7a in accordance with the present invention, and

Fig. 8 ein Schnittbild durch einen Einlasskrümmer eines Kraftfahrzeugs und weiterhin ist dargestellt eine beispielhafte Anordnung des Fluidmassenflusssensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Fig. 8 is a sectional view through an intake manifold of a motor vehicle and is further shown an exemplary arrangement of the fluid mass flow sensor in accordance with the present invention.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Explosionsdarstellungen und perspektivische Darstellungen eines Fluidmassenflusssensors 10 zur Ermittlung der Menge an Fluid, das in einer Leitung fließt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Eine Anwendung oder eine Verwendung für den Sensor 10 ist die Messung der Menge an angesaugter Luft in einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt). Die Erfindung umfasst jedoch auch andere Verwendungen und Anwendungen des Sensors 10 in Auge. So kann der Sensor beispielsweise benutzt werden, um die Menge eines Fluids (anders als Luft) zu erfassen, das durch eine Leitung (anders als der Lufteinlass einer Brennkraftmaschine) strömt. Der Fluidmassenflusssensor 10 hat ein Gehäuse 12, einen Gehäusedeckel 14, einen zweiten Gehäusedeckel 16, einen Elektronikdeckel 18 und eine Dichtung 20. Figs. 1 and 2 show exploded views and perspective views of a fluid mass flow sensor 10 to determine the amount of fluid flowing in a conduit in accordance with the present invention. One application or use for sensor 10 is to measure the amount of intake air in an internal combustion engine (not shown). However, the invention also encompasses other uses and applications of the sensor 10 in mind. For example, the sensor can be used to sense the amount of fluid (other than air) flowing through a conduit (other than the air inlet of an internal combustion engine). The fluid mass flow sensor 10 has a housing 12 , a housing cover 14 , a second housing cover 16 , an electronics cover 18 and a seal 20 .

Das Gehäuse hat einen integrierten Verbinder 30, der Verbindungsanschlüsse (nicht dargestellt) aufweist, welche in elektrischer Verbindung mit einer Elektronik für die Motorsteuerung, welche extern vom Massenflusssensor 10 ist, und in elektrischer Verbindung mit einem Schulterungsmodul 32 sind, das sich in einem Zentralgehäusebereich 34 befindet. In Nähe des Zentralgehäusebereichs 34 hat das Gehäuse weiterhin einen einstückig angesetzten Fluidprobenahmebereich 36. Dieser Probenahmebereich 36 hat einen Einlass 38, der zu einer Düse 39 hin öffnet. Dies Düse 39 kommuniziert mit einer im wesentlichen U-förmigen Flusspassage 40. Diese endet an einem Auslass 42. The housing has an integrated connector 30 that has connection terminals (not shown) that are in electrical connection with electronics for engine control that is external to the mass flow sensor 10 and in electrical connection with a shoulder module 32 that is located in a central housing area 34 located. In the vicinity of the central housing area 34 , the housing also has a fluid sampling area 36 that is attached in one piece. This sampling area 36 has an inlet 38 which opens towards a nozzle 39 . This nozzle 39 communicates with an essentially U-shaped flow passage 40 . This ends at an outlet 42 .

Die Düse 39 hat allgemein gesehen die Form einer Strömungsdüse und eine entsprechende Ausbildung. Wie weiter erläutert und beschrieben wird, wird die Düse 39 allgemein definiert durch eine kreisförmige Öffnung oder einen Einlass 38, dies zusammen kommt mit longitudinal konvergierenden elliptischen Seitenflächen (wie Fig. 7b dargestellt). Diese longitudinal konvergierenden elliptischen Seitenflächen der Düse bewirken einen relativ hohen Druck am Ausgang 41 der Düse 39. Weiterhin bewirkt die Konfiguration der Strömungsdüse 39 einen kritischen Bereich 43, der am Ausgang 41 angeordnet ist, und eine gleichförmige Fließgeschwindigkeit des Fluids über den kritischen Bereich. Der durch die Düse bewirkte kritische Bereich verbessert das erfassen des Fluidstromes und die Messung, wie noch beschrieben werden wird. Um weiterhin den Fluss des Fluids durch die Passage 40 zu verbessern, ist ein Ablenkungskeil 45 an einem Ende des Gehäuses stromaufwärts des Auslasses 42 angeordnet. Dieser Ablenkungskeil 45 hat eine Oberfläche, die geneigt ist, um einen vorteilhaften Bereich geringen Drucks in Nähe des Auslasse 42 zu bewirken. Wenn der Winkel der Oberfläche des Ablenkungsmittels 45, dargestellt durch den Buchstaben α (in Fig. 7b), in Bezug auf die Richtung des Fluidflusses zu klein ist, wird ein unzureichender Druckabfall am Auslass 42 erreicht. Wenn im Gegensatz der Winkel der Oberfläche des Ablenkungsmittels 45 zu gross ist in Bezug auf die Richtung des Fluidflusses, wird ein unzureichender Druckabfall des Fluids am Auslass 42 bewirkt. In general, the nozzle 39 has the shape of a flow nozzle and a corresponding design. As will be further explained and described, the nozzle 39 is generally defined by a circular opening or an inlet 38 , together with longitudinally converging elliptical side surfaces (as shown in Fig. 7b). These longitudinally converging elliptical side surfaces of the nozzle cause a relatively high pressure at the outlet 41 of the nozzle 39 . Furthermore, the configuration of the flow nozzle 39 causes a critical area 43 , which is arranged at the outlet 41 , and a uniform flow velocity of the fluid over the critical area. The critical area created by the nozzle improves fluid flow sensing and measurement, as will be described. To further improve the flow of fluid through passage 40 , a deflection wedge 45 is disposed at one end of the housing upstream of outlet 42 . This deflection wedge 45 has a surface that is inclined to create an advantageous low pressure area near the outlet 42 . If the angle of the surface of the deflecting means 45 , represented by the letter α (in FIG. 7b), is too small with respect to the direction of the fluid flow, an insufficient pressure drop at the outlet 42 is achieved. On the contrary, if the angle of the surface of the deflecting means 45 is too large with respect to the direction of the fluid flow, an insufficient pressure drop of the fluid at the outlet 42 is caused.

Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Vielzahl von Widerstandselementen in Wirkverbindung angeordnet und gehalten durch das Gehäuse 12 und ist in elektrischer Verbindung mit dem Schaltungsmodul 42 über Leitungen, wie integralangespritze Leitungen oder Verbindungen. Zu diesen Widerstandselementen gehört ein Heißdrahtelement 44, ein Kaltdrahtelement 46 und ein Fluidtemperaturelement 48 für die innere Fluidtemperatur (IAT). Im allgemeinen ändern diese Elemente ihren Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur. As shown in FIG. 2, a plurality of resistive elements are operatively connected and held by the housing 12 and are in electrical communication with the circuit module 42 via leads such as integrally molded leads or connections. These resistance elements include a hot wire element 44 , a cold wire element 46 and a fluid temperature element 48 for the internal fluid temperature (IAT). In general, these elements change their resistance depending on the temperature.

Der Schaltungsbaustein 32 erfasst ein Fluid, wie beispielsweise Luft, dass durch die Passage 40 strömt, indem die von diesen Elementen verbrauchte Leistung überwacht wird. Der Schaltungsbaustein 42 kann ein einziger integrierter Baustein, ein Chip oder ein Substrat mit diskreten und/oder integrierten darauf angeordneten Bausteinen sein. Die erfasste Änderung der Widerstandswertes der Elemente wird umgewandelt in ein Ausgangssignal, das aufgenommen wird vom elektronischen Steuersystem des Motors (nicht dargestellt). Typischerweise bestimmt das elektronische Steuersystem des Motors die Menge an Brennstoff, die in den Motor eingebracht wird, unter Steuerung des Verhältnisses von Luft zu Kraftstoff. The circuit module 32 detects a fluid, such as air, that flows through the passage 40 by monitoring the power consumed by these elements. The circuit module 42 can be a single integrated module, a chip or a substrate with discrete and / or integrated modules arranged thereon. The detected change in the resistance of the elements is converted into an output signal which is picked up by the electronic control system of the engine (not shown). Typically, the engine's electronic control system determines the amount of fuel that is introduced into the engine under control of the air to fuel ratio.

Das IAT oder Element 48 ist allgemein ein Thermistor oder eine ähnliche Einrichtung. Das Element 48 im Gehäuse 42 untergebracht, um ein genaues Messsignal der Temperatur der Luftlast während des Ansaugzyklus einer Brennkraftmaschine zu erhalten. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird das Element 48 vorzugsweise außerhalb der Passage 40 angeordnet, um die Effekte des Aufheizens des Fluids zu vermeiden, die bewirkt werden durch die Wärmeabgabe des heißen Elements 44. The IAT or element 48 is generally a thermistor or similar device. The element 48 is housed in the housing 42 to obtain an accurate measurement signal of the temperature of the air load during the intake cycle of an internal combustion engine. As shown in FIG. 2, the element 48 is preferably placed outside the passage 40 to avoid the heating effects of the fluid caused by the heat dissipation of the hot element 44 .

In einem bevorzugtem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung hat ein Fluidflusssensor 10 die Elemente 44 und 46 aus mit Platindraht gewickelten Widerständen. Im allgemeinen haben diese Elemente einen positiven Temperaturkoeffizienten. Irgendwelche Widerstandsänderungen dieser Elemente entsprechen daher Temperaturänderungen in der selben Richtung. Dies bedeutet also, dass, wenn die Temperatur ansteigt, der Widerstandswert ansteigt und wenn die Temperatur abfällt, fällt der Widerstandwert ab. Vorzugsweise ist das Heißelement 44 angeordnet am Ausgang 41 der Düse 39 und innerhalb des kritischen Bereichs 43. Die Anordnung des Heißelements innerhalb des kritischen Bereichs stellt sicher, dass das Fluid, das die selbe Geschwindigkeit hat, über das heiße Element fließt und bewirkt, dass die Wärme gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Elementes abgegeben wird. Demgemäss ermöglicht die vorliegenden Erfindung eine verbesserte Erfassung des Fluidflusses. In a preferred embodiment of the present invention, a fluid flow sensor 10 has elements 44 and 46 made of platinum wire wound resistors. In general, these elements have a positive temperature coefficient. Any changes in resistance of these elements therefore correspond to changes in temperature in the same direction. So this means that when the temperature rises, the resistance increases and when the temperature falls, the resistance decreases. The hot element 44 is preferably arranged at the outlet 41 of the nozzle 39 and within the critical region 43 . Locating the hot element within the critical area ensures that the fluid that has the same velocity flows over the hot element and causes the heat to be evenly dissipated over the entire surface of the element. Accordingly, the present invention enables improved detection of the fluid flow.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Heißelement 44 beispielsweise einen Widerstand von 20 Ohm bei 21°C (70°F) haben. Wenn somit die Temperatur um 0,555°C (1°F) ansteigt, steigt der Widerstand des Heißdrahtelementes an um etwa 0,025 Ohm. Das Heißelement 44 wird primär eingesetzt zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fluids, welches durch die Passage 40 fließt, woraus wiederum der Massenfluss abgeleitet wird, der durch die Passage 40 fließt. For example, in one embodiment of the present invention, the hot element 44 may have a resistance of 20 ohms at 21 ° C (70 ° F). Thus, when the temperature increases by 0.555 ° C (1 ° F), the resistance of the hot wire element increases by approximately 0.025 ohms. The hot element 44 is primarily used to detect the speed of the fluid flowing through the passage 40 , from which in turn the mass flow that flows through the passage 40 is derived.

Das Kaltdrahtelement 46 kann beispielsweise einen nominalen Widerstand von 500 Ohm bei 21°C (70°F) haben. Wenn die Temperatur des Kaltdrahtes um 0,555°C (1°F) erhöht wird, erhöht sich der Widerstand des Kaltdrahtes um ungefähr 0,5 Ohm. Die primäre Verwendung des Kaltdrahtelementes 46 liegt darin, eine Temperaturkorrektur zu ermöglichen. Cold wire element 46 may, for example, have a nominal resistance of 500 ohms at 21 ° C (70 ° F). When the temperature of the cold wire is increased by 0.555 ° C (1 ° F), the resistance of the cold wire increases by approximately 0.5 ohm. The primary use of the cold wire element 46 is to enable temperature correction.

Im Betrieb wird das Heißdrahtelement 44 bei ungefähr 93°C (200°F) oberhalb der Umgebungstemperatur gehalten. Dies wird erreicht durch Anordnen des Heißdrahtelementes in einer Spannungsteilerschaltung. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird eine beispielhafte Spannungsteilerschaltung 500 gezeigt, um das Heißdrahtelement 44 auf einem gewünschten konstanten Widerstand und einer Temperatur zu halten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Schaltung 40 integriert im Schaltungsmodul 32 untergebracht, zusammen mit anderen Steuerschaltungen. Eine beispielhafte Schaltung 500 umfasst zwei Spannungsteilernetzwerke 502 und 504 in Verbindung mit einem Operationsverstärker 506. Das Spannungsteilernetzwerk 502 hat allgemein zwei 500 Ohm Widerstände 508 und 510, die ein 50% Spannungsteilernetzwerk bilden den Pluseingang 512 des Operationsverstärkers 506 auf die halbe Ausgangsspannung der Leitung 508 bringen. Das andere Spannungsteilernetzwerk 504 hat allgemein einen 25 Ohm Widerstand 514 in Serie mit dem Heißdrahtelement 44. Der Minuseingang 516 des Operationsverstärkers 506 wird zwischen dem Widerstand 514 und dem Heißdrahtelement 44 angeschlossen. Dadurch beginnt das Verhältnis dieses Netzwerkes mit einem Verhältnis 20 Ohm zu 45 Ohm, so dass der Minuseingang 516 auf ein 20/45-tel der Ausgangsspannung gebracht wird. So wird beispielsweise die Ausgangsspannung der Operationsverstärker auf der Ausgangsleitung 508 ansteigen, wenn die Spannung am Pluseingang 512 größer ist als die Spannung am Minuseingang 516. Gleichfalls wird die Ausgangsspannung auf der Leitung 518 abfallen, wenn die Spannung am Pluseingang 512 geringer ist als die Spannung am Minuseingang 516. Entsprechend steigt die Ausgangsspannung auf der Leitung 518 der Operationsverstärker an oder fällt ab, um einen Spannungsbetrag, der notwendig ist, um die Spannung am Pluseingang 512 gleich der Spannung am Minuseingang 516 zu machen. In operation, the hot wire element 44 is maintained at approximately 93 ° C (200 ° F) above ambient. This is achieved by arranging the hot wire element in a voltage divider circuit. Referring to FIG an exemplary voltage divider circuit 500 is shown. 3, to maintain the hot wire element 44 at a desired constant resistivity and a temperature in accordance with the present invention. In one embodiment of the present invention, circuit 40 is integrated into circuit module 32 , along with other control circuits. An exemplary circuit 500 includes two voltage divider networks 502 and 504 in conjunction with an operational amplifier 506 . The voltage divider network 502 generally has two 500 ohm resistors 508 and 510 , which form a 50% voltage divider network, bring the positive input 512 of the operational amplifier 506 to half the output voltage of the line 508 . The other voltage divider network 504 generally has a 25 ohm resistor 514 in series with the hot wire element 44 . The minus input 516 of the operational amplifier 506 is connected between the resistor 514 and the hot wire element 44 . As a result, the ratio of this network begins with a ratio of 20 ohms to 45 ohms, so that the minus input 516 is brought to a 20/45 th of the output voltage. For example, the output voltage of the operational amplifiers on output line 508 will increase if the voltage at plus input 512 is greater than the voltage at minus input 516 . Likewise, the output voltage on line 518 will drop if the voltage at plus input 512 is less than the voltage at minus input 516 . Accordingly, the output voltage on line 518 of the operational amplifiers rises or falls by an amount of voltage necessary to make the voltage at plus input 512 equal to the voltage at minus input 516 .

Da das Widerstandsnetzwerk 502 eine größere Spannung am Pluseingang 512 bewirkt, die 50% der Ausgangsspannung beträgt im Vergleich zu 44% am Minuseingang 516, steigt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers auf der Leitung 518 an. Wenn die Spannung ansteigt, bewirkt die vom Heißdrahtelement 44 abgegebene Leistung einen Abfall im Widerstandswert des Heißdrahtelementes. Es erfordert ungefähr ein viertel Watt an Leistung in ruhender Luft, um die Temperatur des Heißelementes 44 auf 93°C (200 °F) zu bringen. Ein Anstieg um 93°C (200°F) in der Temperatur erhöht den Widerstand des Heißdrahtelements 44 um 5 Ohm. Das Verhältnis des Widerstandes des Heißdrahtes bei der erhöhten Temperatur zum Gesamtwiderstand im Widerstandsnetzwerk 504 bildet ein 50% Spannungsteilernetzwerk. Daher sind der Pluseingang 512 und der Minuseingang 516 des Operationsverstärkers 506 auf der selben Spannung, da beide Netzwerke 502 und 504 ein 50% Spannungsteilernetzwerk sind. Dadurch wird die Temperatur des Heißdrahtelementes 44 auf ungefähr 132°C (270°F) gebracht. Since the resistor network 502 causes a greater voltage at the plus input 512 , which is 50% of the output voltage compared to 44% at the minus input 516 , the output voltage of the operational amplifier on line 518 increases . As the voltage increases, the power delivered by the hot wire element 44 causes a decrease in the resistance value of the hot wire element. It takes approximately a quarter watt of still air power to bring the temperature of the hot element 44 to 93 ° C (200 ° F). An increase in temperature of 93 ° C (200 ° F) increases the resistance of the hot wire element 44 by 5 ohms. The ratio of the resistance of the hot wire at the elevated temperature to the total resistance in the resistance network 504 forms a 50% voltage divider network. Therefore, the plus input 512 and the minus input 516 of the operational amplifier 506 are at the same voltage, since both networks 502 and 504 are a 50% voltage divider network. This brings the temperature of the hot wire element 44 to approximately 132 ° C (270 ° F).

Die Schaltung 500 ermöglicht einen Ausgang auf der Leitung 518 zu einem nicht dargestellten, elektronischen Steuerungsmodul des Motors (nicht dargestellt), das das zutreffende Verhältnis vom Luft zu Kraftstoff für ein optimales Arbeiten des Motors bestimmt, wie im Stand der Technik gut bekannt ist. Da es ein Viertel Watt braucht, wie oben ausgeführt wurde, damit die Spannungen am Pluseingang 512 und am Minuseingang 516 den gleichen Wert haben, kann die Spannung über dem Heißdrahtelement 44 und dem Widerstand 540 errechnet werden unter Verwendung der Formel:
Leistung = (Spannung)²/Widerstand
und dann Auflösen nach der Spannung (V):
V = (Leistung × Widerstand)^1/2 oder (0,25 × 25)^1/2. Circuit 500 enables an output on line 518 to an unillustrated electronic control module of the engine (not shown) that determines the appropriate air to fuel ratio for optimal engine operation, as is well known in the art. Since it takes a quarter watt, as stated above, so that the voltages at the plus input 512 and the minus input 516 have the same value, the voltage across the hot wire element 44 and the resistor 540 can be calculated using the formula:
Power = (voltage) ² / resistance
and then dissolving after the voltage (V):
V = (power × resistance) ^1/2 or (0.25 × 25) ^1/2 .

Da die Spannung sich über den in Serie angeordneten Widerständen addiert, ist der nominale Ausgang der Schaltung 5 Volt bei einem Luftstrom 0. Ganz offensichtlich müssen weitere Schaltungen vorhanden sein, den Ausgang der Schaltung 500 zu erfassen, zu ändern, zu bewerten und zu verstärken. Since the voltage across the series resistors adds up, the nominal output of the circuit is 5 volts with an air flow of 0. Clearly, there must be additional circuitry to sense, change, evaluate, and amplify the output of circuit 500 .

Wenn Luft über das Heißdrahtelement 44 strömt, wird Leistung in Form von Wärme vom Heißdrahtelement an die Luft abgegeben. Diese vom Heißdrahtelement 44 abgegebene Wärme bewirkt, dass der Widerstand des Elementes 44 abfällt. Ein Abfallen des Widerstandes führt dazu, dass die am Minuseingang 516 anliegende Spannung abfällt. Dadurch wird die Ausgangsspannung in der Leitung 518 zum Ansteigen gebracht, dies bewirkt, dass mehr Leistung vom Heißdrahtelement 44 abgegeben wird. Dem zufolge führt das Ansteigen der vom Heißdrahtelement abgegebenen Leistung dazu, dass die Temperatur des Elementes 44 wiederansteigt und auf 132°C (270°F) zurückkehrt. Wenn diese Temperatur erreicht ist, sind die Spannungen an den Eingängen 512 und 516 des Operationsverstärkers 506 wieder gleich. When air flows over the hot wire element 44 , power in the form of heat is released from the hot wire element into the air. This emitted by the hot-wire element 44 heat causes the resistance of the element 44 drops. A drop in the resistance causes the voltage present at the minus input 516 to drop. This causes the output voltage on line 518 to rise, causing more power to be output from hot wire element 44 . Accordingly, the increase in power output from the hot wire element causes the temperature of element 44 to rise again and return to 132 ° C (270 ° F). When this temperature is reached, the voltages at the inputs 512 and 516 of the operational amplifier 506 are the same again.

Da die Schaltung den Widerstandswert des Heißdrahtelementes 44 regelt, ist der Ausgang der Schaltung auf der Leitung 518 proportional zur Wurzel der vom Heißdrahtelement abgeführten Leistung mal 2 minus 5 Volt, dies als Beispiel. Die nominale vom Heißdrahtelement 44 abgegebene Leistung ist 1/4 Watt, dies ist die notwendige Leistung, um das Heißdrahtelement bei 132°C (270°F) zuhalten. Jedes bischen Wärme, das vom Heißdraht abgeführt wird, wird ersetzt durch Aufbringen von mehr Leistung auf das Element 44. Der Widerstandswert des Heißdrahtes ist auf 25 Ohm vorgegeben, dieser Widerstandswert wird daher als konstant angenommen. Die abgeführte Leistung ist gleich der zugeführten Leistung minus dem Betrag, um den Heißdraht bei 132°C (270°F) zu halten. Wenn die Leistungsformel für Spannung gelöst wird
V = (Leistung × Widerstand)^1/2,
wird jedes Ansteigen der dem Heißdrahtelement 44 zugeführten Leistung auch dem 25 Ohm Widerstand zugeführt. Dadurch wird die Spannung, die notwendig ist, um die vom Element 44 abgegebene Leistung zu kompensieren, verdoppelt. Since the circuit regulates the resistance of the hot wire element 44 , the output of the circuit on line 518 is proportional to the root of the power dissipated by the hot wire element times 2 minus 5 volts, as an example. The nominal power output by hot wire element 44 is 1/4 watt, this is the power necessary to keep the hot wire element at 132 ° C (270 ° F). Any bit of heat dissipated from the hot wire is replaced by applying more power to the element 44 . The resistance value of the hot wire is set to 25 ohms, this resistance value is therefore assumed to be constant. The power dissipated is equal to the power supplied minus the amount to keep the hot wire at 132 ° C (270 ° F). When the power formula for voltage is solved
V = (power × resistance) ^1/2 ,
any increase in power supplied to the hot wire element 44 is also applied to the 25 ohm resistor. This doubles the voltage necessary to compensate for the power delivered by element 44 .

Damit der Sensor 10 ordnungsgemäß arbeitet, muss die Temperatur des Heißdrahtelementes 44 auf 93°C (200°F) oberhalb der Umgebungstemperatur gehalten werden. Wenn die Umgebungstemperatur konstant ist, besteht keine Notwenigkeit einer Temperaturkorrektur. Lies bedeutet, dass eine konstante Differenz in der Temperatur garantiert, dass die selbe Menge an Leistung vom Heißdrahtelement 44 bei einem gegebenen Fluss weggetragen wird. Wenn jedoch der Fluidflusssensor in einem Kraftfahrzeug (wie Fig. 8 dargestellt) angeordnet ist, ist die Temperatur der Umgebungsluft nicht konstant. Typischerweise wird der Sensor 10 Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes und oberhalb des Siedepunktes ausgesetzt. Dies bedeutet, dass Temperaturen der strömenden Luft, die geringer sind als erwartet, eine größere Ausgangsspannung als erwartet zur Folge haben und höhere Temperaturen als angenommen eine geringere als die gewünschte Ausgangsspannung bewirken. In order for sensor 10 to function properly, the temperature of hot wire element 44 must be kept at 93 ° C (200 ° F) above ambient temperature. If the ambient temperature is constant, there is no need to correct the temperature. Read means that a constant difference in temperature guarantees that the same amount of power will be carried away by the hot wire element 44 at a given flow. However, when the fluid flow sensor is arranged in a motor vehicle (as shown in FIG. 8), the temperature of the ambient air is not constant. Typically, the sensor 10 is exposed to temperatures below freezing and above the boiling point. This means that temperatures of the flowing air that are lower than expected result in a higher output voltage than expected and higher temperatures than assumed result in a lower than the desired output voltage.

Die vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Temperaturkorrektur, um Unterschiede der Umgebungstemperatur, wie sie in einem Kraftfahrzeug vorkommen, zu kompensieren. Die Temperaturkorrektur wird erreicht durch den Einsatz eines Kaltdrahtelementes 46. Dieses ist im Widerstandsnetzwerk 502 an Stelle des Widerstandes 510 angeordnet, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Schaltung 500 benutzt das Kaltdrahtelement 46 zur Temperaturkompensation. Das Element 46 wird vom Gehäuse 22 getragen und ist im Luftstrom außerhalb der Flusspassage 40 angeordnet. Indem das Kaltdrahtelement 46 im Luftstrom angeordnet ist, wird es der Schaltung ermöglicht, rasch auf Änderungen in der Umgebungstemperatur zu reagieren. Die Temperatur des Kaltdrahtelementes folgt den Temperaturänderungen der einströmenden Luft. Da der Widerstand des Kaltdrahtelementes (500 Ohm) relativ groß ist, im Vergleich zum Spannungsabfall über dem Element, ist die abgegebene Leistung relativ gering. Beispielsweise bei 21°C (70°F) hat das Element 46 einen Widerstand von 500 Ohm und einen Spannungsabfall von 2,5 Volt. Demgemäss ist die vom Element 46 verbrauchte Wärme 0,0125 Watt. Dies führt zu einer Temperaturerhöhung von ungefähr 5,555°C (10°F). The present invention enables temperature correction in order to compensate for differences in the ambient temperature that occur in a motor vehicle. The temperature correction is achieved by using a cold wire element 46 . This is arranged in the resistor network 502 instead of the resistor 510 , as shown in FIG. 3. Circuit 500 uses cold wire element 46 for temperature compensation. The element 46 is carried by the housing 22 and is arranged in the air flow outside the flow passage 40 . By placing the cold wire element 46 in the air flow, the circuit is allowed to respond quickly to changes in ambient temperature. The temperature of the cold wire element follows the temperature changes of the incoming air. Since the resistance of the cold wire element (500 ohms) is relatively large compared to the voltage drop across the element, the power output is relatively low. For example, at 21 ° C (70 ° F), element 46 has a resistance of 500 ohms and a voltage drop of 2.5 volts. Accordingly, the heat consumed by element 46 is 0.0125 watts. This leads to a temperature increase of approximately 5.555 ° C (10 ° F).

Demgemäss würde der Widerstand des Kaltdrahtelementes um 5 Ohm höher werden und das Widerstandsverhältnis des Widerstandsnetzwerkes 502 würde sich ändern. So würde beispielsweise die am Pluseingang 512 anliegende Spannung gleich sein 505/1005 oder 50,25% der Ausgangsspannung auf der Leitung 518. Das Widerstandsnetzwerk wiederum muss auch ein Verhältnis gleich 50,25% der Ausgangsspannung haben. Um also das selbe Verhältnis zu erreichen, ist es notwendig, dass das Heißdrahtelement bei einem Widerstandswert von 25,25 Ohm gehalten wird, um das selbe Widerstandsverhältnis von 50,25% zu erreichen, es wird also das Heizdrahtelement 44 auf 93°C (200°F) oberhalb der Temperatur des Kaltdrahtelementes 46 oder 138°C (280°F) gehalten wenn die Umgebungstemperatur 21°C (70 °F) beträgt. Das Kaltdrahtelement 46 ist 5,555°C (10°F') oberhalb der Umgebungstemperatur von 21°C (70°F). Dadurch ist die Temperaturdifferenz eingehalten, die notwendig ist, um Extreme der Umgebungstemperatur zu behandeln. Der nominale Ausgangswert der Schaltung ist weiterhin 5 Volt. Es benötigt 1/4 Watt an Leistung, um die Temperatur des Heizdrahtelementes um 93°C (200°F) zu erhöhen. Löst man die Leistungsgleichung nach dem Strom (i) auf, erhält man i = (Leistung/Widerstand)^1/2. Daher beträgt der Strom im Heißdrahtnetzwerk 0,099503 A ((0,25/25)^1/2). Die Ausgangsspannung beträgt dann (0,099503 × 50,25), das ist ungefähr 5 Volt. Die Schaltung nach Fig. 3 kann dynamische Temperaturänderungen ausgleichen, da die Änderung im Kaltdrahtnetzwerk direkt proportional dem Eigenschaften des Heißdrahtnetzwerkes ist. Accordingly, the resistance of the cold wire element would increase by 5 ohms and the resistance ratio of the resistance network 502 would change. For example, the voltage present at plus input 512 would be 505/1005 or 50.25% of the output voltage on line 518 . The resistor network in turn must also have a ratio equal to 50.25% of the output voltage. So in order to achieve the same ratio, it is necessary that the hot wire element is kept at a resistance value of 25.25 ohms in order to achieve the same resistance ratio of 50.25%, so the heating wire element 44 is heated to 93 ° C (200 ° F) kept above the temperature of the cold wire element 46 or 138 ° C (280 ° F) if the ambient temperature is 21 ° C (70 ° F). Cold wire element 46 is 5.555 ° C (10 ° F ') above the ambient temperature of 21 ° C (70 ° F). This maintains the temperature difference necessary to treat extremes of the ambient temperature. The nominal output value of the circuit is still 5 volts. It requires 1/4 watt of power to raise the temperature of the heating element by 93 ° C (200 ° F). If you solve the power equation according to the current (i), you get i = (power / resistance) ^1/2 . Therefore, the current in the hot wire network is 0.099503 A ((0.25 / 25) ^1/2 ). The output voltage is then (0.099503 × 50.25), which is approximately 5 volts. The circuit of FIG. 3 can compensate for dynamic temperature changes, since the change in the cold wire network is directly proportional to the properties of the hot wire network.

Die Werte für Widerstände und Änderungen in den Widerständen sind ausschließlich beispielhafter Art und es können andere Werte auf jeden Fall eingesetzt werden. The values for resistors and changes in resistors are only exemplary and other values can definitely be used.

In den Fig. 4a und 4b sind perspektivische Darstellungen des Gehäusedeckels 14 gegeben, dies in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Fig. 4a ist ein Blick auf das Innere des Gehäusedeckels 14 und Fig. 4b ist ein Blick auf die Außenseite des Gehäusedeckels 14. Der Gehäusedeckel 14 ist fest mit dem Gehäuse 12 (wie in Fig. 4c gezeigt) entlang eines vorstehenden Steges 60 und 62 verbunden. Der Steg 60 ragt von der Innenfläche 64 des Gehäusedeckels 14 vor und dichtet pas send ab mit dem Kanal 50, der an der inneren Oberfläche 52 des Gehäuses 20 angeordnet ist. Der Steg 62 steht von der Innenfläche 64 des Gehäusedeckels 14 vor und schließt zusammen mit dem Kanal 54 ab, der innerhalb der Oberfläche 52 und um den Umfang der Flusspassage 40 herum angeordnet ist, dadurch wird eine abgeschlossene und begrenzte Flusspassage 40 gebildet. Der Qehäusedeckel 14 hat weiterhin eine Fensteröffnung 66, um Zugang, zum Beispiel während der Herstellung, zum integrierten Schaltkreis 32 (wie in Fig. 4c dargestellt) zu bekommen. Beispielsweise ermöglicht die Fensteröffnung 66 Zugang zum integrierten Schaltkreis 32 während des Kalibrierschrittes im Herstellungsprozess. Weiterhin hat der integrierte Schaltkreis 32, wie in Fig. 4c dargestellt, gebondete Anschlussleitungen, die über Drahtbonding an unterschiedlichen End- und/oder Bondingflächen angeschlossen sind, die am Gehäuse 12 verteilt sind. In FIGS. 4a and 4b are perspective views of the housing cover 14 are placed, this in accordance with the present invention. FIG. 4a is a view of the interior of the housing cover 14 and Fig. 4b is a view of the outside of the housing cover 14. The housing cover 14 is fixedly connected to the housing 12 (as shown in FIG. 4c) along a projecting web 60 and 62 . The web 60 protrudes from the inner surface 64 of the housing cover 14 and seals off with the channel 50 , which is arranged on the inner surface 52 of the housing 20 . The web 62 protrudes from the inner surface 64 of the housing cover 14 and closes together with the channel 54 , which is arranged within the surface 52 and around the circumference of the flow passage 40 , thereby forming a closed and limited flow passage 40 . The housing cover 14 also has a window opening 66 in order to gain access, for example during manufacture, to the integrated circuit 32 (as shown in FIG. 4c). For example, window opening 66 allows access to integrated circuit 32 during the calibration step in the manufacturing process. Furthermore, as shown in FIG. 4c, the integrated circuit 32 has bonded connecting lines which are connected via wire bonding to different end and / or bonding surfaces which are distributed on the housing 12 .

Fig. 4b zeigt einen Kanal 68, der um den Umfang des Fensters 66 herum ausgebildet ist und passend dem sekundären Gehäusedeckel 16 des Gehäusedeckels 14 abdichtet. Weiterhin erlaubt eine Seitenöffnung 17 es, dass Luft aus der Flusspassage 14 auf beiden Seitenflächen 72 des Deckels 14 austritt. Ein Rampenbereich 75 ist in der Oberfläche 72 eingeschlossen, um zu erreichen, dass über die Oberfläche zum Kaltdrahtelement 56 strömende Luft geleitet und gelenkt wird. FIG. 4b shows a channel 68 which is formed around the circumference of the window 66 and which seals the secondary housing cover 16 of the housing cover 14 . Furthermore, a side opening 17 allows air to exit the flow passage 14 on both side surfaces 72 of the cover 14 . A ramp area 75 is included in the surface 72 to cause air flowing over the surface to the cold wire element 56 to be directed and directed.

Eine perspektivische Innenseitendarstellung des zweiten Gehäusedeckels 16 ist in Fig. 5 gegeben. Gehäusedeckel 16 hat einen Umfangsvorsprung 18, der passend mit dem Gehäusedeckel 14 entlang des Umfangs des Fensters 66 und innerhalb des Kanals 68 abschließt. Der sekundäre Gehäusedeckel 16 ist im wesentlichen flach und kann aus einem wärmeleitenden Material hergestellt sein, beispielsweise einem Material, dass die von der integrierten Schaltung 32 erzeugte Hitze abführt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat der sekundäre Gehäusedeckel 16 eine allgemein ebene Außenfläche 84. Wenn der Deckel 16 auf dem Gehäusedeckel 14 positioniert ist, bilden der Deckel 14 und der sekundäre Gehäusedeckel 16 eine sich in Längsrichtung erstreckende und allgemein ebene Oberfläche, um sicher zu stellen, dass um den Sensor 10 fließende Luft nur gering gestört wird. A perspective inside view of the second housing cover 16 is given in FIG. 5. Housing cover 16 has a circumferential projection 18 which mates with the housing cover 14 along the circumference of the window 66 and within the channel 68 . The secondary housing cover 16 is substantially flat and can be made of a heat-conducting material, for example a material that dissipates the heat generated by the integrated circuit 32 . As shown in FIG. 1, the secondary housing cover 16 has a generally flat outer surface 84 . When the cover 16 is positioned on the housing cover 14 , the cover 14 and the secondary housing cover 16 form a longitudinally extending and generally flat surface to ensure that air flowing around the sensor 10 is little disturbed.

Eine perspektivische Darstellung der Innenseite des Elektronikdeckels 18 ist in Fig. 6 widergegeben. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der integrierte Schaltkreis 32 an den Deckel 18 angebondet und die entsprechende Schaltung und die Deckelanordnung ist eingebracht in das Gehäuse 12 und schließt gegenüber diesem dichtend ab. Der Deckel 18 hat eine vorspringende Rippe 83, die von einer Oberfläche 85 des Deckels 18 vorspringt. Diese vorspringende Rippe 83 passt dichtend mit dem entsprechenden Kanal (nicht dargestellt) zusammen, der am Gehäuse 12angeordnet ist, um ein umweltdichtes Gehäuse zu schaffen. Vorzugsweise wirkt der Deckel 18 als Wärmesenke, also als Wärmeableitkörper für die von der Schaltung 32 ausgehende Wärme. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Wärmesenke 18 aus einem metallischen Material oder einem anderen Material, das entsprechende wärmeleitende Eigenschaften hat, hergestellt. A perspective view of the inside of the electronics cover 18 is shown in FIG. 6. In one exemplary embodiment of the present invention, the integrated circuit 32 is bonded to the cover 18 and the corresponding circuit and the cover arrangement are introduced into the housing 12 and are sealed off from it. The lid 18 has a protruding rib 83 that protrudes from a surface 85 of the lid 18 . This protruding rib 83 sealingly mates with the corresponding channel (not shown) located on the housing 12 to create an environmentally sealed housing. The cover 18 preferably acts as a heat sink, ie as a heat sink for the heat emanating from the circuit 32 . In one embodiment of the present invention, the heat sink 18 is made of a metallic material or another material that has corresponding heat-conducting properties.

Eine perspektivische Darstellung des vollständig zusammengesetzten Fluidmassenflusssensors 10 ist in Fig. 7a gegeben, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Ein Flansch 90 ist integral am Gehäuse 12 angeformt und umfasst eine Vielzahl von Montageöffnungen 92 und 94. Diese Montageöffnungen 92 und 94 nehmen Befestigungsmittel (nicht dargestellt) auf, wie beispielsweise Schrauben, um den Sensor 10 auf einer Montagefläche anzubringen. Weiterhin hat der Flansch eine passende Oberfläche 96, damit er passgenau angesetzt werden kann an einen Lufteinlass 304 des Motors (dargestellt in Fig. 8), wie noch unten beschrieben werden wird. Eine Dichtung 20 ist so ausgelegt, dass sie an einer Kante des Flansches oder Abfalls 98 anliegt, angeordnet zwischen dem Einlass des Motors und dem Flansch 90, um eine luftdichte Abdichtung zwischen dem Massenflusssensors 10 und dem Lufteinlass 304 zu bewirken. A perspective view of the fully assembled fluid mass flow sensor 10 is shown in FIG. 7a, in accordance with the present invention. A flange 90 is integrally formed on the housing 12 and includes a plurality of mounting openings 92 and 94 . These mounting holes 92 and 94 receive fasteners (not shown), such as screws, for mounting the sensor 10 on a mounting surface. Furthermore, the flange has a matching surface 96 so that it can be snugly fitted to an air inlet 304 of the engine (shown in FIG. 8), as will be described below. A seal 20 is designed to abut an edge of the flange or garbage 98 disposed between the inlet of the engine and the flange 90 to provide an airtight seal between the mass flow sensor 10 and the air inlet 304 .

Wie in Fig. 7a dargestellt ist, fließt Luft in den Einlass 38 des Fluidmassenflusssensors 10 in eine Richtung, die allgemein durch Pfeile i dargestellt ist und fließt aus einem Auslass 42 in einer Richtung, die dargestellt ist durch Pfeile O. Der Einlass 38 ist im allgemeinen kreisförmig und hat, wie in Fig. 7b dargestellt, im allgemeinen einen elliptischen Querschnitt. As shown in FIG. 7a, air flows into the inlet 38 of the fluid mass flow sensor 10 in a direction generally represented by arrows i and flows out of an outlet 42 in a direction represented by arrows O. The inlet 38 is in the generally circular and, as shown in Figure 7b, generally elliptical in cross-section.

Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 7b werden nun die elliptischen Flächen 200, die den Umfang des Einlasses 38 der Düse 39 definieren, beschrieben. Die elliptischen Flächen 200 konvergieren entlang einer longitudinalen Achse 202, sie bilden einen Einlass und eine Düse, die eine in Longitudinalrichtung konvergierende elliptische Oberfläche hat. Diese Konfiguration des Einlasses und der Düse ist bekannt als Strömungsdüse. Weiterhin ist es bekannt, dass diese Konfiguration der Strömungsdüse einen kritischen Bereich hervorruft am Ausgang der Düse, dort liegt eine gleichmäßige Fließgeschwindigkeit des Fluids vor. Wie bereits oben ausgeführt, hat die vorliegende Erfindung eine verbesserte Genauigkeit im Vergleich zum Stand der Technik, weil beispielsweise das Heißdrahtelement 44 lokalisiert ist im kritischen Bereich und dadurch gleichmäßig gekühlt wird vom einströmenden Fluid. With particular reference to FIG. 7b, the elliptical surfaces 200 that define the perimeter of the inlet 38 of the nozzle 39 will now be described. The elliptical surfaces 200 converge along a longitudinal axis 202 , they form an inlet and a nozzle that has a longitudinally converging elliptical surface. This configuration of the inlet and nozzle is known as a flow nozzle. Furthermore, it is known that this configuration of the flow nozzle creates a critical area at the outlet of the nozzle, where there is a uniform flow velocity of the fluid. As already stated above, the present invention has an improved accuracy compared to the prior art, because, for example, the hot wire element 44 is located in the critical area and is thereby cooled uniformly by the inflowing fluid.

Fig. 8 zeigt eine exemplarische Automobilumgebung, in die ein Fluidmassenflusssensor operativ wie dargestellt eingebracht werden kann, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Typischerweise hat das Kraftfahrzeug einen Einlasskrümmer bzw. Verteiler 300, um frische Luft zum Motor (nicht dargestellt) des Fahrzeugs zuzuleiten. Im allgemeinen hat dieser Einlasskrümmer 300 einen Filter 302, um die eingeführte Luft zu filtern und Fremdstoffe abzutrennen aus der in den Krümmer 300 eingesaugten Luft. Der Luftkrümmer 300 ist normalerweise an eine Luftleitung 304 angeschlossen, um saubere Luft dem Motor des Kraftfahrzeugs zuzuleiten. Wie dargestellt, ist der Fluidmassenflusssensor 10 positioniert und befestigt an der Luftleitung 304 durch eine Öffnung 306 in der Luftleitung 304. Außenluft wird in den Krümmer 300 in einer Richtung eingesaugt, die durch den Pfeil A gekennzeichnet ist, und fließt durch den Krümmer 300, dies ist angedeutet durch die Pfeile A' und A". Wenn die angesaugte Luft den Luftkanal 304 erreicht, fließt ein Teil der angesaugten Luft in den Luftmassenflusssensor, wie durch den Pfeil i angedeutet ist, und dann aus diesem heraus, wie angedeutet ist durch den Pfeil o. Alle eingesaugte Luft verlässt dann die Leitung 304 und gelangt in den Motor des Kraftfahrzeugs, wie dies durch den Pfeil e angedeutet ist. Elektrische Steuersignale, die Information über die Menge der durch den Kanal 304 fließenden Luft enthalten, werden von Messungen und Verarbeitungen abgeleitet, die in der integrierten Schaltung 32 ausgeführt werden und werden an das elektronische Steuersystem des Kraftfahrzeugs über den Verbinder 308 und Drahtverbindungen 310 weiter geleitet. Fig. 8 shows an exemplary automotive environment in which a fluid mass flow sensor may be operatively as shown introduced in accordance with the present invention. Typically, the motor vehicle has an intake manifold 300 to supply fresh air to the engine (not shown) of the vehicle. Generally, this intake manifold 300 has a filter 302 to filter the introduced air and separate foreign matter from the air drawn into the manifold 300 . The air manifold 300 is typically connected to an air line 304 to supply clean air to the motor vehicle engine. As shown, the fluid mass flow sensor 10 is positioned and attached to the air line 304 through an opening 306 in the air line 304 . Outside air is drawn into the manifold 300 in a direction indicated by the arrow A and flows through the manifold 300 as indicated by the arrows A 'and A ". When the sucked air reaches the air passage 304 , a part flows the air drawn into the air mass flow sensor, as indicated by the arrow i, and then out of it, as indicated by the arrow o. All the air drawn in then leaves the line 304 and enters the engine of the motor vehicle, as indicated by the arrow e. Electrical control signals containing information about the amount of air flowing through duct 304 are derived from measurements and processing performed in integrated circuit 32 and are provided to the automotive electronic control system via connector 308 and wire connections 310 forwarded.

Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Montage- und/oder ein Herstellungsverfahren und eine Methode zum Konstruieren eines Fluidmassenflusssensors 10. In einem Anfangsschritt werden die Widerstandselemente elektrisch mit dem Gehäuse verbunden, dabei wird Lötzinn oder ein entsprechendes Material benutzt. Als nächster Schritt werden der Elektronikdeckel 18 und die integrierte Schaltung 32 in das Gehäuse 12 eingesetzt, dabei wird Kleber oder ähnliches Material benutzt. Als nächster Schritt wird der Gehäusedeckel 14 auf das Gehäuse aufgebracht und verbunden mit diesem mittels eines Klebmittels oder eines entsprechenden Materials. Als nächster Schritt wird die Anordnung in einen Ofen oder eine entsprechende Umgebung eingebracht, um den Klebstoff auszuhärten. Als nächster Schritt wird die integrierte Schaltung 32 mittels dünner Drähte gebondet an die Anschlüsse und/oder Bondingspads des Gehäuses 12. Als nächster Schritt wird die integrierte Schaltung 32 kalibriert und/oder eingestellt und/oder werden die innerhalb der Schaltung 32 vorgesehenen Widerstände getrimmt. Als nächster Schritt wird der zweite Gehäusedeckel 16 auf das Gehäuse 12 aufgebracht und mit diesem verbunden durch ein Klebmittel oder ein entsprechendes Material. Als abschließender Schritt wird der Sensor 10 getestet, um seine ordnungsgemäße Funktion unter unterschiedlichen Operationsbedingungen und Umweltbedingungen zu testen. The present invention relates to an assembly and / or manufacturing method and method for constructing a fluid mass flow sensor 10 . In an initial step, the resistance elements are electrically connected to the housing, using solder or a corresponding material. As the next step, the electronics cover 18 and the integrated circuit 32 are inserted into the housing 12 , using adhesive or similar material. As the next step, the housing cover 14 is applied to the housing and connected to it by means of an adhesive or a corresponding material. The next step is to place the assembly in an oven or a suitable environment to cure the adhesive. As a next step, the integrated circuit 32 is bonded to the connections and / or bonding pads of the housing 12 by means of thin wires. As a next step, the integrated circuit 32 is calibrated and / or set and / or the resistances provided within the circuit 32 are trimmed. As the next step, the second housing cover 16 is applied to the housing 12 and connected to it by an adhesive or a corresponding material. As a final step, the sensor 10 is tested to test its proper functioning under different operating and environmental conditions.

Die vorstehende Diskussion beschreibt und erläutert ein bevorzugtes Ausbildungsbeispiel der Erfindung. Ein Fachmann wird rasch feststellen aus dieser Diskussion, sowie den zugehörigen Figuren und Ansprüchen, dass Modifikationen und Abwandlungen der Erfindung ausgeführt werden können ohne aus dem wahren Geist dieser herauszukommen und den vollen Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie dieser in den folgenden Ansprüchen definiert ist. The discussion above describes and explains a preferred one Training example of the invention. A professional will quickly find out this discussion, as well as the associated figures and claims, that Modifications and variations of the invention are carried out can get out of the true spirit of this and the full To leave scope of the invention as this in the following Claims is defined.

Claims

1. Device for detecting a mass flow of a fluid, which comprises
a housing ( 12 ) that can be positioned within a conduit ( 304 ) carrying the fluid and that has a fluid sampling region ( 36 ) and a circuit cavity, the fluid sampling region ( 36 ) having a fluid passage,
a nozzle ( 39 ) connected to the fluid passage for the fluid, the nozzle ( 39 ) having a plurality of longitudinally converging elliptical side surfaces ( 200 ) ending at a nozzle outlet ( 41 ),
an electrical element ( 44 ) which is arranged at the nozzle outlet ( 41 ) in the fluid passage ( 42 ) and
a circuit ( 32 ) connected to the first electrical element ( 44 ) and housed in the circuit cavity to detect a change in the electrical properties of the electrical element ( 44 ), taking the detected change in the electrical properties to determine the mass flow of the fluid.

2. Device according to claim 1, characterized in that it further comprises a second electrical element ( 46 ) which is arranged inside the housing ( 12 ) and outside the flow passage ( 40 ).

3. Device according to claim 2, characterized in that the second electrical element ( 46 ) is used for a temperature correction.

4. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a lid ( 14 , 16 ) which is attachable to the housing ( 12 ) to cover the fluid sampling area ( 36 ) and the circuit cavity.

5. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a heat sink which is in thermal contact with the circuit ( 32 ) in order to dissipate heat originating therefrom.

6. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a deflecting wedge ( 45 ) which is integrally formed on the housing and causes a region of low pressure at an outlet ( 42 ) of the fluid passage ( 40 ).

7. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a third electrical element ( 48 ) which is arranged in the housing ( 12 ) outside the flow passage.

8. The device according to claim 7, characterized in that the third electrical element ( 48 ) is designed and used for determining the fluid temperature on the housing.

9. The device according to claim 7, characterized in that the third electrical element ( 48 ) is a thermistor.